Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối điện lực lệ thuỷ tỉnh quảng bình

SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU ...18 3.1.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG NGỌC TIẾN

TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH

TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS.LÊ ĐÌNH DƯƠNG

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Trong luận văn có trích dẫn một số bài viết, tài liệu chuyên ngành liên quan đến lưới điện phân phối của Việt Nam

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

ĐẶNG NGỌC TIẾN

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT THÔNG TIN TIẾNG ANH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn 2

6 Kết quả đạt được 2

7 Tên đề tài 2

8 Bố cục luận văn: 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC LỆ THỦY QUẢN LÝ 4

1.1 Tổng quát về lưới điện phân phối: 4

1.1.1 Về lưới điện: 4

1.1.2 Về phụ tải điện 7

1.2 Khái quát về huyện Lệ Thủy và tình hình cung cấp điện: 10

1.2.1 Khái quát về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Lệ Thuỷ: 10

1.2.2 Tình hình cung cấp điện hiện tại trên địa bàn Điện lực Lệ Thủy quản lý: .11

1.2.3 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) 12

1.2.4 Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) 13

1.2.5 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) 14

1.4 Kết luận chương 1 14

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY .15

2.1 Phương thức vận hành cơ bản hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy 15

2.1.1 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) 15

2.1.2 Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) 16

2.1.3 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) 16

2.2 Phương thức vận hành dự phòng hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy 17

2.2.1 Khi mất điện lưới quốc gia 17

2.2.2 Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) 17

2.2.3 Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) 17

2.2.4 Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) 17

2.3 Kết luận chương 2 17

CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU 18

3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 18

3.1.1 Khái quát chung 18

3.1.2 Tính toán về phân bố công suất 19

3.1.3 Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO) 23

3.1.4 Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO) 25

3.1.5 Các bước thực hiện khi ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT 28

3.1.6 Các thuận lợi và khó khăn trong sử dụng phần mềm PSS/ADEPT 29

3.2 Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán lưới điện 29

3.2.1 Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình 30

3.2.2 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng 30

3.2.3 Kết luận 33

3.3 Các tiêu chí để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy 34

3.4 Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy 35

3.4.1 Tính toán cho phương thức vận hành cơ bản hiện tại 35

3.4.2 Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu 41

3.5 Trình tự kết quả chạy TOPO của phần mềm PSS/ADEPT 42

3.6 Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành dự phòng cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy 44

3.6.1 Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) 45

3.6.2 Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) 45

3.6.3 Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) 45

3.7 Tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối Điện lực Lệ

Thủy với sơ đồ phương thức vận hành cơ bản tối ưu 46

3.7.1 Đặt vấn đề 46

3.7.2 Khảo sát tình hình bù hiện trạng 46

3.7.3 Các yêu cầu tính toán 47

3.7.4 Tính toán phân bố công suất ban đầu 47

3.7.5 Tính toán bù kinh tế cho LĐPP 48

3.8 Kết luận chương 3 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN, QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THUỶ TỈNH QUẢNG BÌNH

Học viên: Đặng Ngọc Tiến - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201 - Khóa: 34 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Lưới điện phân phối giữ một vai trò quan trọng trong khâu phân phối điện

năng Do đó, để lưới điện phân phối vận hành tin cậy, chất lượng và đạt hiệu quả cao là một vấn đề luôn được quan tâm và đặt lên hàng đầu

Sơ đồ kết lưới hiện nay tại Điện lực Lệ Thuỷ chưa được tối ưu dẫn đến tổn thất công suất còn cao, chưa đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật Vì vậy, đề tài “Tinh toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thuỷ tỉnh Quảng Bình” nhằm mục đích nghiên cứu, tính toán, lựa chọn các phương án và đề xuất giải pháp vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thuỷ

Luận văn đã thực hiện nghiên cứu và sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán phân bố công suất, điểm mở tối ưu và bù công suất phản kháng đảm bảo điện áp tại các nút của lưới điện phân phối nằm trong giới hạn cho phép Trên cơ sở đó có hướng đề xuất giải pháp vận hành để tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất

Từ khóa – Lưới điện phân phối; Tổn thất công suất; Công suất phản kháng; Phương

The dissertation has conducted research and used PSS / ADEPT software to calculate power distribution, optimum open point and reactive power compensation to ensure the voltage at the nodes of the distribution grid is within the limits given allowed Based on that,

it is suggested that the operation solution to minimize power losses on the grid

Key words – Electricity distribution grid; Power loss; Reactive power; Operation

method; PSS / ADEPT software, …

TRANG TÓM TẮT THÔNG TIN TIẾNG ANH

LTD : Dao cách ly đường dây

FCO : Cầu chì tự rơi

ĐTCCCĐ : Độ tin cậy cung cấp điện

SCADA : Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu

BTBD : Bảo trì bảo dưỡng

SAIDI : Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lưới điện

phân phối SAIFI : Chỉ số về số lần mất điện kéo dài trung bình của lưới

điện phân phối MAIFI : Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới

điện phân phối

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận

hành hiện tại, chế độ phụ tải cực đại 35 Bảng 3.2 Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận

hành hiện tại, chế độ phụ tải trung bình 36 Bảng 3.3 Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận

hành hiện tại, chế độ phụ tải cực tiểu 37 Bảng 3.4 Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải

cực đại 39 Bảng 3.5 Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải

trung bình 40 Bảng 3.6 Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải

cực tiểu 41 Bảng 3.7 Các mạch vòng hiện có trên LĐPP Điện lực Lệ Thủy 42 Bảng 3.8 Vị trí điểm mở tối ưu của phương thức vận hành cơ bản 43 Bảng 3.9 Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến sau khi chọn phương

thức vận hành cơ bản tối ưu ứng với chế độ phụ tải cực đại 43 Bảng 3.10 Công suất và tổn thất công suất khi 476 AS cấp 474E72, 478 E72 và

MC 486 Sen Nam cấp cho 476E72 45 Bảng 3.11 Công suất và tổn thất công suất khi 474 E72 và 478 E72 cấp cho 476

AS 45 Bảng 3.11a Công suất và tổn thất công suất khi 476 E72 cấp cho MC 486 Sen Nam

46 Bảng 3.12: Tổn thất công suất ban đầu của các xuất tuyến trạm 110kV Lệ Thuỷ và

Áng Sơn 47 Bảng 3.13: Hệ số bù k 50 Bảng 3.14: Vị trí bù và dung lượng bù phía trung áp kết hợp với hạ áp 52 Bảng 3.15: Vị trí bù và dung lượng bù phía trung áp kết hợp với hạ áp sau khi kiểm

tra quá bù 53 Bảng 3.16: Tổn thất sau bù trung áp kết hợp với hạ áp 54 Bảng 3.17 Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến sau khi chọn phương thức vận

hành cơ bản tối ưu và bù CSPK ứng với chế độ phụ tải cực đại 55

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ đơn giản của một xuất tuyến LĐPP trung áp trên không 6

Hình 1.2 Sơ đồ lưới phân phối cáp ngầm trung áp 7

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải ngày đêm và đồ thị phụ tải kéo dài 8

Hình 3.1 Thuật toán xác định điểm mở tối ưu (TOPO) 24

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp đặt tụ bù 26

Hình 3.3a: Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải công nghiệp 31

Hình 3.3b Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải thương nghiệp, dịch vụ 32

Hình 3.3c Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải nông nghiệp 32

Hình 3.3d Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm dân sư sinh hoạt 33

Hình 3.3e Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải cơ quan, văn phòng 33

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, xã hội, giáo dục, quốc phòng của tỉnh Quảng Bình, bộ mặt của huyện Lệ Thủy cũng đã có những sự thay đổi nhanh chóng, đặc biệt trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, kinh doanh Sản lượng điện của huyện Lệ Thủy tăng trưởng trung bình hằng năm tăng khoảng từ 8% đến 10%, lưới điện càng ngày càng được mở rộng và hiện đại hóa Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng điện cũng tăng cao, trong đó chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện ổn định, tin cậy được đặt lên hàng đầu

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của khách hàng mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế trong vận hành, đòi hỏi Điện lực Lệ Thủy phải có sự tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối (LĐPP) đang quản lý

Trước những nhu cầu thực tiễn nêu trên cùng với mong muốn tính toán, phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối có độ chính xác cao hơn dựa trên phần mềm PSS/ADEPT nhằm chọn ra phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực

Lệ Thủy hiện tại, tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu Từ đó đưa ra một số giải pháp để hoàn thiện hơn nữa kết dây của hệ thống nhằm đảm bảo vận hành lưới điện tin cậy và linh hoạt, nâng cao chất lượng điện năng, đặc biệt là giảm thiểu tổn thất công suất truyền tải trên đường dây

2 Mục đích nghiên cứu:

- Tính toán và phân tích để lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất ∆P trong mạng là bé nhất đồng thời đảm bảo điện

áp tại các nút nằm trong giới hạn cho phép

- Tính toán, phân tích lựa chọn phương thức vận hành dự phòng hợp lý nhất khi lưới điện bị sự cố hoặc cắt điện công tác máy biến áp (MBA) nguồn nhằm phục

vụ cho công tác quản lý vận hành được tốt nhất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

- Tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu phục vụ cho công tác vận hành

- Đề xuất một số giải pháp để hoàn thiện kết dây hiện tại nhằm làm cho lưới điện có tính linh hoạt cao trong vận hành, nâng cao chất lượng và hiệu quả trong cung cấp điện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy

- Phạm vi nghiên cứu: Tính toán và phân tích các phương thức vận hành của LĐPP huyện Lệ Thủy Qua đó, chọn ra phương thức vận hành tối ưu, tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu và đề ra giải pháp để hoàn thiện kết dây hiện có nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành, đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

4 Phương pháp nghiên cứu:

Kết hợp giữa lý thuyết và thực tế: Nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề liên quan đến vận hành LĐPP; tìm hiểu thực tế về LĐPP Điện lực Lệ Thủy và sử dụng công cụ phù hợp (đề xuất sử dụng phần mềm PSS/ADEPT) để tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn:

Luận văn đề xuất phương thức vận hành một cách khoa học, hợp lý cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy đáp ứng được các mục tiêu đề ra Đề tài có tính thực tiễn cao, có thể áp dụng vào thực tế cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy và có thể phát triển ứng dụng cho các lưới điện phân phối khác có tính chất tương tự

6 Kết quả đạt được:

Xây dựng được phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối huyện

Lệ Thủy khi vận hành cơ bản cũng như vận hành dự phòng lúc MBA nguồn bị sự

cố hoặc cắt điện công tác

7 Tên đề tài:

Căn cứ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài

được đặt tên: “Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện

phân phối Điện lực Lệ Thủy tỉnh Quảng Bình”

8 Bố cục luận văn:

Luận văn được bố cục thành 3 chương, gồm các phần chính như sau:

CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC LỆ THỦY QUẢN LÝ

1.1 Tổng quát về lưới điện phân phối:

1.1.1 Về lưới điện:

+ Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng Do phụ tải ngày càng phát triển với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần xây dựng các nhà máy có công suất lớn Vì lý do kinh tế

và môi trường, các nhà máy điện được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa, do vậy phải dùng lưới điện truyền tải để chuyển tải điện năng đến các hộ phụ tải Vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải xây dựng lưới điện phân phối (LĐPP) LĐPP trung áp có các cấp điện áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các trạm biến áp phân phối trung-hạ áp, lưới hạ áp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải hạ áp 380/220V LĐPP có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải, vì vậy việc nghiên cứu thiết kế, vận hành hệ thống LĐPP là hết sức quan trọng Khi thiết kế xây dựng LĐPP phải đảm bảo các chỉ tiêu:

- An toàn cho lưới điện và cho con người

- Chi phí xây dựng lưới điện là kinh tế nhất

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nhất, bằng các biện pháp như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát, cấu trúc mạng kín vận hành hở…

- Vận hành dễ dàng, linh hoạt và phù hợp với việc phát triển lưới điện trong tương lai

- Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện

áp

- Đảm bảo chi phí vận hành, bảo dưỡng là nhỏ nhất

+ LĐPP thường có kết dây hình tia hoặc liên kết mạch vòng trong cùng một TBA nguồn hoặc nhiều TBA nguồn với nhau Tuy có liên kết mạch vòng nhưng hầu hết LĐPP trung áp đều vận hành hở Mặc dù vận hành hở dẫn đến tổn thất công

suất và chất lượng điện áp kém hơn so với vận hành kín nhưng nó có nhiều ưu điểm như: đầu tư lưới điện rẻ hơn, yêu cầu thiết bị đóng cắt và bảo vệ rơ le đơn giản hơn, phạm vi mất điện không mở rộng…

+ LĐPP có liên kết mạch vòng với nhiều TBA nguồn khác nhau, được vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa (trung tâm điều khiển tại phòng Điều độ) cho phép chúng ta vận hành lưới điện một cách kinh tế trong trạng thái bình thường và linh hoạt chuyển đổi trong trạng thái sự cố, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao Điểm cắt lưới để vận hành hở được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi, sơ đồ vận hành tối ưu được máy tính điện tử tính toán ra

từ các số liệu đo xa đặt trên các điểm kiểm tra của hệ thống phân phối điện Khi xảy

ra sự cố, máy tính điện tử cũng tính ngay phương án vận hành thay thế tốt nhất, nhân viên vận hành thực hiện sơ đồ tối ưu bằng các thiết bị điều khiển xa Trong trường hợp nếu không có điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh

tế nhưng theo mùa trong năm

+ LĐPP có thể thiết kế, vận hành trên không hoặc ngầm dưới đất LĐPP ngầm thường xây dựng khu vực thành phố có mật độ phụ tải cao để đảm bảo mỹ quan, an toàn cung cấp điện

1.1.1a Lưới điện phân phối trung áp trên không:

LĐPP trên không thường có cấu trúc hình tia, từ trạm nguồn có nhiều trục chính đi ra cấp điện cho từng nhóm TBA phân phối Các trục chính được phân đoạn

để tăng độ tin cậy, thiết bị phân đoạn có thể là các máy cắt Recloser hoặc các dao cắt có tải LBS hoặc dao cách ly LTD Giữa các trục chính của một trạm nguồn hoặc của các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông để dự phòng cấp điện qua lại khi sự cố hoặc khi cắt điện để công tác Các thiết bị đóng cắt tại phân đoạn liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở (Hình 1.1)

1.1.1b Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp:

LĐPP cáp ngầm trung áp được dùng ở các đô thị lớn có mật độ phụ tải cao,

do đó lưới ngắn Điều kiện ở các đô thị lớn không cho phép đi dây trên không mà phải chôn xuống đất tạo thành LĐPP cáp ngầm LĐPP cáp ngầm đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, hơn nữa việc tìm kiếm điểm sự cố khó khăn và sửa chữa sự cố lâu, đắt tiền Các chỗ nối cáp được hạn chế đến mức tối đa vì xác suất hỏng chỗ nối rất cao

1- Máy cắt đầu xuất tuyến

2- Máy cắt tự đóng lại (recloser) tại đầu các nhánh rẽ

3- Máy cắt tự đóng lại (recloser) tại các phân đoạn trục chính 4- Dao cách ly hoặc dao cắt có tải tại các phân đoạn

Hình 1.1 Sơ đồ đơn giản của một xuất tuyến LĐPP trung áp trên không

Trên Hình 1.2 là các dạng sơ đồ lưới điện phân phối cáp ngầm Trong đó:

- Hình 1.2a là sơ đồ mạch vòng kín cấp điện cho các trạm phân phối một MBA Các trạm phân phối được đấu liên thông, mỗi MBA đều có 2 dao cách ly ở mỗi phía, MBA có thể được cấp điện từ phía nào cũng được Bình thường nó được cấp điện từ một phía và phải có một trong những dao cách ly của đường dây được

mở ra để vận hành hở

- Hình 1.2b là một dạng khác của mạch vòng kín, các trạm phân phối được cấp điện bằng hai đường dây song song Hai đường dây có thể nối giữa hai trạm nguồn khác nhau để tạo thành mạch liên nguồn

- Hình 1.2c là sơ đồ mạch liên nguồn giữa hai trạm trung gian Mạch liên nguồn nếu muốn vận hành kín thì lưới trung áp phải có cấu trúc tương thích, điều này khó thực hiện cho nên lưới liên nguồn phải vận hành hở

- Hình 1.2d dùng trong trường hợp khi trạm biến áp nguồn xa trung tâm phụ tải Khi đó, dùng hai đường dây cung cấp đến trạm cắt đặt tại trung tâm phụ tải, các đường dây phân phối xuất phát từ trạm cắt này

Hình 1.2 Sơ đồ lưới phân phối cáp ngầm trung áp

1.1.2 Về phụ tải điện

1.1.2.1 Đặc điểm của phụ tải điện

Phụ tải điện có các đặc điểm sau:

- Biến thiên theo quy luật ngày đêm tạo ra đồ thị phụ tải ngày đêm Các phụ tải có tính chất giống nhau thì có đồ thị phụ tải ngày đêm giống nhau, cùng một phụ tải nhưng trong những ngày khác nhau có đồ thị phụ tải ngày đêm khác nhau, người

ta phân biệt phụ tải ngày đêm của các ngày làm việc trong tuần (từ thứ 2 đến thứ 6), ngày nghỉ cuối tuần và ngày lễ

- Tại một thời điểm, phụ tải trong các ngày đêm khác nhau biến thiên ngẫu nhiên quanh giá trị trung bình, theo phân phối chuẩn

- Phụ tải biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm đấu nối vào lưới điện

- Phụ tải có tính chất mùa (phụ thuộc vào mùa mưa hoặc mùa khô)

- Trong những tháng khác nhau, phụ tải có giá trị khác nhau

- Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết, đặc biệt là nhiệt độ môi trường.[1]

1.1.2.2 Các đặc trưng của phụ tải điện

Phụ tải biến đổi không ngừng theo thời gian, theo quy luật của sinh hoạt cũng như sản xuất Quy luật này được đặc trưng bởi đồ thị ngày đêm và đồ thị kéo dài

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải ngày đêm và đồ thị phụ tải kéo dài

- Đồ thị phụ tải ngày đêm: diễn tả công suất theo từng giờ của ngày đêm theo đúng trình tự thời gian, đồ thị phụ tải ngày đêm gồm có đồ thị công suất tác dụng và

đồ thị công suất phản kháng yêu cầu

Trên Hình 1.3a là đồ thị phụ tải tác dụng ngày đêm của các trạm phân phối hoặc trạm trung gian Ta thấy trên đồ thị có hai điểm cực đại vào buổi sáng và buổi tối gọi là các đỉnh Đồ thị phụ tải ngày đêm của thành phố và nông thôn đỉnh tối thường là lớn hơn và trùng với đỉnh của đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện gọi là công suất đỉnh và thời gian xảy ra công suất đỉnh gọi là thời gian cao điểm (khoảng

từ 17-22h) Còn trong đồ thị phụ tải công nghiệp đỉnh ngày có thể lớn hơn đỉnh tối

Công suất thấp nhất thường xảy ra vào lúc nửa đêm đến sáng (khoảng từ 5h) do sinh hoạt và sản xuất đều giảm

0-Đồ thị phụ tải ngày đêm có nhiều loại dùng cho các mục đích khác nhau: + Đồ thị phụ tải trung bình: là trung bình cộng của các đồ thị phụ tải trong năm, mùa, tháng hoặc tuần dùng để tính nhu cầu điện năng và lập kế hoạch cung cấp điện năng

+ Đồ thị phụ tải các ngày điển hình: như ngày làm việc, ngày chủ nhật, ngày lễ,… để lập kế hoạch sản xuất, tính toán điều áp ,…

+ Đồ thị phụ tải kéo dài: muốn xét sự diễn biến của phụ tải trong khoảng thời gian dài như: tuần lễ, tháng, quý hay năm thì đồ thị phụ tải ngày đêm không thích hợp nữa Lúc này người ta dùng đồ thị phụ tải kéo dài Đó là các đồ thị phụ tải ngày đêm trong khoảng thời gian xét được sắp xếp lại, công suất được sắp xếp theo thứ

tự giảm dần từ gốc toạ độ cho đến Pmin , mỗi giá trị công suất có thời gian dài bằng tổng thời gian kéo dài của chúng trong thực tế (như Hình 1.3b) [1]

1.1.2.3 Yêu cầu của phụ tải đối với hệ thống điện

Người dùng điện đòi hỏi ở hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy Các yêu cầu chất lượng điện năng được định lượng cụ thể

và có tính pháp định mà hệ thống điện phải thoả mãn Còn độ tin cậy cung cấp điện

có tính thoả hiệp giữa hệ thống điện và người dùng điện

a) Chất lượng điện năng: Gồm chất lượng tần số và điện áp

* Chất lượng tần số: Được đánh giá bằng:

- Độ lệch tần số so với tần số định mức: ∆f = ( f - fđm )100/ fđm

- Độ dao động tần số: đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần

số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 1%/s

* Chất lượng điện áp: Được đánh giá bằng:

- Độ lệch điện áp so với điện áp định mức:

δU=U - Udm*100 [%]

U dm

δU phải thoả mãn điều kiện: δU- ≤ δU ≤ δU+

δU- , δU+ là giới hạn dưới và trên của độ lệch điện áp

- Điện áp cao hoặc thấp quá giới hạn cho phép so với điện áp định mức sẽ dẫn đến làm giảm tuổi thọ hoặc năng suất công tác của thiết bị, làm hỏng sản phẩm, nếu thấp quá thì có thể thiết bị sẽ không làm việc được

- Độ dao động điện áp: sự biến thiên nhanh của điện áp được cho bởi công thức:

Umax - Umin

Udm

Tốc độ biến thiên từ Umax đến Umin không nhỏ hơn 1%/s

Dao động điện áp gây dao động ánh sáng, gây nhiễu ti vi, radio và các thiết

bị điện tử,…

- Độ không đối xứng: phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 của điện áp

- Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng

- Độ không sin: các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như MBA không tải, bộ chỉnh lưu, thyristor,… làm biến dạng đường đồ thị điện áp làm cho nó không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài bậc cao Uj, Ij Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng tổn thất sắt

từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện, làm nhiễu thiết bị điện tử,…

- Độ tin cậy cung cấp điện:

- Độ tin cậy cung cấp điện là độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian và

số lần mất điện trung bình năm cho một hộ dùng điện và các chỉ tiêu khác đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả phía người dùng điện và hệ thống điện

- Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo nhờ kết cấu của hệ thống điện Thông thường hệ thống điện đảm bảo độ tin cậy rất cao ở những nút chính của hệ thống (có liên lạc với nhiều nguồn) và ở các nút phụ (có ít nhất hai nguồn) Sau đó,

từ các nút này cấu trúc lưới điện phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải

Theo chỉ tiêu độ tin cậy, phụ tải được chia làm hai loại: phụ tải có tính chất chính trị-xã hội cao hoặc rất cao được đảm bảo độ tin cậy đặc biệt, các phụ tải khác được phân loại theo thiệt hại kinh tế khi mất điện [1]

1.2 Khái quát về huyện Lệ Thủy và tình hình cung cấp điện:

1.2.1 Khái quát về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Lệ Thuỷ:

Lệ Thủy là huyện nằm ở phía nam của tỉnh Quảng Bình Đây là một huyện

có ba mặt giáp sông, biển Phía Nam tiếp giáp với tỉnh Quảng Trị, phía Tây giáp với nước Cộng hòa Dân chủ nhân dân Lào, phía Bắc giáp với huyện Quảng Ninh và phía Đông giáp biển Lệ Thủy có suối nước khoáng Bang, và là mảnh đất sản sinh

ra nhiều anh hùng của dân tộc, đặc biệt là vị tướng Giáp (Đại tướng Võ Nguyên Giáp) Huyện gồm 02 thị trấn là Kiến Giang và Lệ Ninh và 26 xã An Thủy, Phong Thủy, Lộc Thủy, Xuân Thủy, Liên Thủy, Tân Thủy, Dương Thủy, Mỹ Thủy, Thái Thủy, Sen Thủy, Hưng Thủy, Cam Thủy, Thanh Thủy, Hồng Thủy, Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Trung, Ngư Thủy Nam, Mai Thủy, Phú Thủy, Sơn Thủy, Trường Thủy,

Văn Thủy, Hoa Thủy, Kim Thủy, Ngân Thủy, Lâm Thủy Lệ Thủy là huyện có vị trí thuận lợi về phát triển kinh tế, có đường Quốc lộ 1A; Quốc lộ 15A, đường Hồ Chí Minh nhánh Đông và nhánh Tây, có đường sắt Bắc - Nam đi qua suốt chiều dài của huyện; 02 đường tỉnh lộ 10 và 16 đi ngang nối các Quốc lộ; huyện có 8 tuyến đường nội huyện dài 97km, 28/28 xã thị trấn có đường ô tô đến trung tâm xã

Lệ Thủy có đường bờ biển dài, trải dài qua 3 xã là Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Trung, Ngư Thủy Nam là một lợi thế lớn để phát triển kinh tế biển, trong đó nghề khai thác, chế biến thủy sản và du lịch biển phát triển mạnh, hằng năm cung cấp hàng trăm tấn cá, mực phục vụ cho nhân dân trong và ngoài tỉnh Quảng Bình

Một lợi thế khác của huyện Lệ Thủy là có cánh đồng trải dài, phì nhiêu, nổi tiếng với câu “Nhất Đồng Nai, nhì hai huyện” Trong nhiều năm qua, huyện đã có nhiều giải pháp như phát triển trồng trọt kết hợp chăn nuôi, hình thành các vùng chuyên canh sản xuất có quy mô lớn và hiệu quả cao Ngoài ra, Lệ Thủy còn có tiềm năng phát triển lâm nghiệp, đặc biệt là các cây công nghiệp như keo, tràm, cao su…

Ưu thế vượt trội của huyện Lệ Thủy là có nhiều danh lam thắng cảnh đẹp như: suối nước khoáng Bang, khe nước lạnh, …và nhiều di tích lịch sử, văn hóa như chùa Hoằng Phúc, lăng mộ Nguyễn Hữu Cảnh, nhà lưu niệm đại tướng Võ Nguyên Giáp, … Đây là điều kiện thuận lợi để huyện phát triển ngành du lịch, dịch vụ chất lượng cao

Lệ Thủy cũng được thiên nhiên ưu đãi với nhiều nguồn lợi tự nhiên lớn, góp phần phát triển nhiều ngành công nghiệp khai thác như: khai thác titan khu vực Sen Thủy và Ngư Thủy Nam, khia thác đá xã Sơn Thủy

1.2.2 Tình hình cung cấp điện hiện tại trên địa bàn Điện lực Lệ Thủy quản lý:

Điện lực Lệ Thủy là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình, được giao nhiệm vụ cung cấp điện phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế-chính trị, xã hội và đời sống nhân dân trên địa bàn huyện Lệ Thủy

Khối lượng quản lý lưới điện tính đến tháng 7 năm 2018 [5]:

- Đường dây trung áp trên không 22kV: 423,56 km

- Cáp ngầm trung áp 22kV: 1,15 km

- Đường dây hạ áp 0,4kV: 850,66 km

- Trạm biến áp phụ tải: 399 trạm với tổng dung lượng: 81.973 kVA

- Số lượng khách hàng sử dụng điện: 42.550 khách hàng

- Kết quả thực hiện các chỉ tiêu kinh doanh điện năm 2017 [3]:

+ Điện thanh cái: 135.0900.000 kWh, tăng 26,3% so với năm 2016

+ Điện thương phẩm: 128.650.000 kWh, đạt 109,9% kế hoạch được giao và tăng 29,4% so với năm 2016

+ Giá bán điện bình quân: 1.561,07 đồng/kWh, cao hơn 1,07 đồng/kWh so

kế hoạch được giao và giảm 28,42 đồng/kWh so cùng kỳ năm trước

+ Tỷ lệ thu tiền điện Króc: 100,98% cao hơn kế hoạch năm 1,18% và tăng 0,34% so cùng kỳ năm trước

+ Tỷ lệ điện dùng để truyền tải và phân phối (tổn thất điện năng): Năm 2017, Điện lực thực hiện 4,76% thấp hơn kế hoạch giao của PC Quảng Bình là 0,27% và thấp hơn 2,27% so với cùng kỳ năm 2016

+ Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện:

- MAIFI sự cố: thực hiện 3,819 lần/KH 4,37 lần, giảm 0,499 lần so với năm

2016

- SAIDI sự cố: thực hiện 67,971 phút/KH 157,9 phút, giảm 18,3 phút

- SAIFIsự cố: thực hiện 1,235 lần/KH 4,596 lần, giảm 0,079 lần

- MAIFI BTBD: thực hiện 0 lần/KH 0,04 lần

- SAIDI BTBD: thực hiện 818,031 phút/KH 803,212 phút, giảm 438,729 phút

- SAIFI BTBD: thực hiện 4,061 lần/KH 4,5 lần, giảm 0,014 lần

Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy được cung cấp điện bằng hai TBA 110kV là TBA 110kV Lệ Thủy (E72) gồm 5 xuất tuyến và TBA 110kV Áng Sơn (AS) gồm 4 xuất tuyến, trong đó có 2 xuất tuyến là 476 và 478 AS cấp điện cho huyện Lệ Thủy Ngoài ra, tại Điện lực Lệ Thủy còn có 1 tuyến đường dây nhận điện

từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh - TBA 110kV Vĩnh Linh

1.2.3 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72)

1.2.3.1 Xuất tuyến 471 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực thôn Thanh Mỹ xã Thanh Thủy, khu vực Cam Liên xã Cam Thủy và toàn bộ xã Ngư Thủy Bắc (bao gồm các phụ tải nuôi tôm) Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua L93 Thanh Thủy (cắt) và L131 Cam Liên (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 4711E72 như trong phụ lục 1.1

1.2.3.2 Xuất tuyến 472 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực các thôn Lệ Bình, Mai Sơn, Thái Xá, Trooc Vực xã Mai Thủy; thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch xã Mỹ Thủy; thôn Tiền Thiệp

và một phần thôn Xuân Bồ xã Xuân Thủy; toàn bộ xã Văn Thủy, Trường Thủy và các bản Cây Bông, Cồn Cùng, làng TNLN xã Kim Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 478 E72 qua DCL 35-2 Châu Xá (cắt) và DCL 1-4 Lệ Bình (đóng)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 472 E72 như trong phụ lục 1.2

1.2.3.3 Xuất tuyến 474 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực trung tâm huyện Lệ Thủy bao gồm TT Kiến Giang, các xã Xuân Thủy (trừ thôn Tiền Thiệp), An Thủy, Lộc Thủy, Phong Thủy, Liên Thủy, Cam Thủy (trừ khu vực Cam Liên), xã Thanh Thủy (trừ thôn Thanh Mỹ) Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 471 E72 qua L93 Thanh Thủy (cắt), L131 Cam Liên; liên lạc với xuất tuyến 476 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy (cắt); liên lạc với xuất tuyến 473 TC Mỹ Đức qua L92 Tiểu Vùng 8 (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 474 E72 như trong phụ lục 1.3

1.2.3.4 Xuất tuyến 476 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực phía nam huyện Lệ Thủy bao gồm các xã

Mỹ Thủy (trừ thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch), Dương Thủy, Tân Thủy, Thái Thủy, Hưng Thủy, Ngư Thủy Trung và các thôn Sen Thượng, Sen Đông, Xóm Dum xã Sen Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy (cắt); liên lạc với MC 486 Sen Nam qua DCL 309-4 Sen Hạ (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 476 E72 như trong phụ lục 1.4

1.2.2.5 Xuất tuyến 478 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Phú Thủy (trừ thôn Tam Hương), các thôn Lê Xá, Châu Xá xã Mai Thủy và các bản Khe Khế, Khe Sứt, Bắc Khe Bang, Chuôn, An Bai xã Kim Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 472 E72 qua L35 Châu Xá (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 478 E72 như trong phụ lục 1.5

1.2.4 Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL)

1.2.4.1 Máy cắt 486 Sen Nam:

Đây là xuất tuyến nhận điện từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh trạm 110kV Vĩnh Linh của Công ty Điện lực Quảng Trị Xuất tuyến này cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Ngư Thủy Nam, các thôn Sen Hạ, Sen Nam, Sen Trung, Trầm Kỳ, Thanh

Sơn xã Sen Thủy và khu vực khai thác titan xã Sen Thủy, Ngư Thủy Nam Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 476 E72 qua DCL 309-4 Sen Hạ (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam như trong phụ lục 1.6

1.2.5 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS)

1.2.5.1 Xuất tuyến 476 Áng Sơn

Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Sơn Thủy, Hoa Thủy, thôn Tam Hương

xã Phú Thủy và khu vực khai thác đá xã Sơn Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 478 Áng Sơn qua DCL 471-1 TC Mỹ Đức (cắt); liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua L92 Tiểu Vùng 8 (cắt); liên lạc với xuất tuyến 478 E72 qua L95 Phú Hòa (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 476 Áng Sơn như trong phụ lục 1.7

1.2.5.2 Xuất tuyến 478 Áng Sơn

Đây là xuất tuyến có chiều dài lớn, cấp điện cho các phụ tải khu vực thị trấn

NT Lệ Ninh và các xã miền núi Ngân Thủy, Lâm Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 476 Áng Sơn qua DCL 471-1 TC Mỹ Đức (cắt)

Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 478 Áng Sơn như trong phụ lục 1.8

1.4 Kết luận chương 1

Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy có nhiệm vụ cung cấp điện cho nhân dân trên địa bàn huyện Lệ Thủy Cùng với sự phát triển kinh tế-xã hội của địa phương, LĐPP Điện lực Lệ Thủy cũng đã phát triển không ngừng

Sơ đồ kết dây trong vận hành của LĐPP Điện lực Lệ Thủy được xây dựng lâu năm, chủ yếu dựa vào phân bố địa lý và thực tế vận hành Một số xuất tuyến được cải tạo phục vụ theo yêu cầu chỉnh trang, giải tỏa mở đường của huyện nên cần thiết phải tính toán để đưa ra phương thức vận hành tối ưu giúp giảm thiểu tổn thất công suất trong vận hành, nâng cao độ tin cậy và chất lượng cung cấp điện, đáp ứng tốt nhất nhu cầu phát triển của phụ tải trong thời gian tới

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

ĐIỆN LỰC LỆ THỦY

2.1 Phương thức vận hành cơ bản hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy

Khảo sát phương thức vận hành cơ bản hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy

đang được sử dụng trong vận hành Sơ đồ kết dây cơ bản hiện tại được trình bày ở

phụ lục 1

Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy nhận từ lưới điện Quốc gia qua hai

TBA 110kV Lệ Thủy (E72), TBA 110kV Áng Sơn (AS) và một phần phụ tải nhận

điện từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh thuộc TBA 110kV Vĩnh Linh qua MC 486 Sen Nam

2.1.1 Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72)

Trạm 110kV Lệ Thủy (E72): gồm một MBA T1 có công suất 25 MVA, cấp

điện áp 115/24 kV đang vận hành 5 xuất tuyến 471, 472, 474, 476, 478

a Xuất tuyến 471 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực thôn Thanh Mỹ xã Thanh Thủy, khu vực

Cam Liên xã Cam Thủy và toàn bộ xã Ngư Thủy Bắc (bao gồm các phụ tải nuôi

tôm) Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua L93 Thanh Thủy (cắt) và

L131 Cam Liên (cắt)

b Xuất tuyến 472 E72

Cấp điện cho các phụ tải khu vực các thôn Lệ Bình, Mai Sơn, Thái Xá,

Trooc Vực xã Mai Thủy; thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch xã Mỹ Thủy; thôn Tiền Thiệp

và một phần thôn Xuân Bồ xã Xuân Thủy; toàn bộ xã Văn Thủy, Trường Thủy và

các bản Cây Bông, Cồn Cùng, làng TNLN xã Kim Thủy Xuất tuyến này liên lạc

với xuất tuyến 478 E72 qua DCL 35-2 Châu Xá (cắt) và DCL 1-4 Lệ Bình (đóng)

c Xuất tuyến 474 E72:

Cấp điện cho các phụ tải khu vực trung tâm huyện Lệ Thủy bao gồm TT

Kiến Giang, các xã Xuân Thủy (trừ thôn Tiền Thiệp), An Thủy, Lộc Thủy, Phong

Thủy, Liên Thủy, Cam Thủy (trừ khu vực Cam Liên), xã Thanh Thủy (trừ thôn

Thanh Mỹ) Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 471 E72 qua L93 Thanh Thủy

(cắt), L131 Cam Liên; liên lạc với xuất tuyến 476 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy

(cắt); liên lạc với xuất tuyến 473 TC Mỹ Đức qua L92 Tiểu Vùng 8 (cắt)

d Xuất tuyến 476 E72:

Cấp điện cho các phụ tải khu vực phía nam huyện Lệ Thủy bao gồm các xã

Mỹ Thủy (trừ thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch), Dương Thủy, Tân Thủy, Thái Thủy, Hưng Thủy, Ngư Thủy Trung và các thôn Sen Thượng, Sen Đông, Xóm Dum xã Sen Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy (cắt); liên lạc với MC 486 Sen Nam qua DCL 309-4 Sen Hạ (cắt)

e Xuất tuyến 478 E72:

Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Phú Thủy (trừ thôn Tam Hương), các thôn Lê Xá, Châu Xá xã Mai Thủy và các bản Khe Khế, Khe Sứt, Bắc Khe Bang, Chuôn, An Bai xã Kim Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 472 E72 qua L35 Châu Xá (cắt)

2.1.2 Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL)

Trạm 110kV Vĩnh Linh: gồm một MBA T1 có công suất 25 MVA, cấp điện

áp 115/24 kV đang vận hành 6 xuất tuyến 472, 474, 476, 478, 486, 488 trong đó có xuất tuyến 486 Vĩnh Linh cấp điện cho một số phụ tải của huyện Lệ Thủy qua MC

486 Sen Nam

a Máy cắt 486 Sen Nam:

Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Ngư Thủy Nam, các thôn Sen Hạ, Sen Nam, Sen Trung, Trầm Kỳ, Thanh Sơn xã Sen Thủy và khu vực khai thác titan xã Sen Thủy, Ngư Thủy Nam Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 476 E72 qua DCL 309-4 Sen Hạ (cắt)

2.1.3 Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS)

Trạm 110kV Áng Sơn: gồm một MBA T2 có công suất 25 MVA, cấp điện

áp 115/24 kV đang vận hành 4 xuất tuyến 472, 474, 476, 478, trong đó có 2 xuất tuyến là 476 và 478 cấp điện cho huyện Lệ Thủy

a Xuất tuyến 476 Áng Sơn

Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Sơn Thủy, Hoa Thủy, thôn Tam Hương

xã Phú Thủy và khu vực khai thác đá xã Sơn Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 478 Áng Sơn qua DCL 471-1 TC Mỹ Đức (cắt); liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua L92 Tiểu Vùng 8 (cắt); liên lạc với xuất tuyến 478 E72 qua L95 Phú Hòa (cắt)

b Xuất tuyến 478 Áng Sơn

Cấp điện cho các phụ tải khu vực thị trấn NT Lệ Ninh và các xã Ngân Thủy, Lâm Thủy Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 476 Áng Sơn qua DCL 471-1 TC

Mỹ Đức (cắt)

2.2 Phương thức vận hành dự phòng hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy

2.2.1 Khi mất điện lưới quốc gia

Dùng các máy phát di động để cấp điện phục vụ cho các hoạt động quan trọng của địa phương

2.2.2 Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72)

+ Dùng xuất tuyến 476 Áng Sơn (trạm 110kV Áng Sơn) cấp điện cho xuất tuyến 474 E72 qua L92 Tiểu Vùng 8, cấp điện cho xuất tuyến 478 E72 qua L95 Phú Hòa

+ Dùng xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam (xuất tuyến 486 Vĩnh Linh thuộc trạm 110kV Vĩnh Linh) cấp điện cho xuất tuyến 476 E72 qua DCL 309-4 Sen Hạ

2.2.3 Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS)

+ Dùng xuất tuyến 474 E72 cấp điện cho xuất tuyến 476 Áng Sơn qua L92 Tiểu Vùng 8, DCL 473-7 TC Mỹ Đức mở

+ Dùng xuất tuyến 478 E72 cấp điện cho xuất tuyến 476 Áng Sơn qua L95 Phú Hòa

2.2.4 Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL)

+ Dùng xuất tuyến 476 E72 cấp điện cho xuất tuyến sau MC 486 Sen Nam qua DCL 309-4 Sen Hạ

Trên cơ sở kết quả tính toán các phương thức vận hành hiện tại, phương thức vận hành dự phòng và phương thức vận hành tối ưu để đề xuất các giải pháp hoàn thiện phương thức kết dây hiện tại, nâng cao hơn nữa độ tin cậy cung cấp điện trong quá trình vận hành

CHƯƠNG 3

SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI

PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU

3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT

3.1.1 Khái quát chung

Trong luận văn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để thực hiện tính toán, phân tích LĐPP Điện lực Lệ Thủy Trước khi thực hiện tính toán, phân tích chúng ta tiến hành việc tìm hiểu về phần mềm và các tính năng của phần mềm là việc làm cần thiết

Phần mềm tính toán lưới điện PSS/ADEPT (Power System Simulator/ Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) của hãng Shaw Power Technologies là phần mềm tiện ích mô phỏng hệ thống điện và là công cụ phân tích lưới điện phân phối với các chức năng sau:

- Tính toán về phân bố công suất

- Tính toán ngắn mạch

- Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO)

- Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO)

- Phân tích sóng hài

- Phân tích bài toán khởi động động cơ

- Phối hợp các thiết bị bảo vệ

- Phân tích độ tin cậy lưới điện

Phần mềm PSS/ADEPT giúp phân tích và tính toán lưới điện phân phối Trong đó, tính toán và hiển thị các thông số về dòng (I), công suất (P, Q) của từng tuyến đường dây (đường trục và nhánh rẽ), đánh giá tình trạng mang tải của tuyến đường dây thông qua chức năng Load Flow Analysis (phân bố công suất) Phần mềm tính toán và hiển thị các thông số về tổn thất công suất của từng tuyến đường dây để từ đó có phương án bù công suất phản kháng nhằm làm giảm tổn thất công suất của tuyến đường dây đó thông qua chức năng CAPO (tối ưu hoá việc đặt tụ bù) Phần mềm tính toán và hiển thị các thông số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI để đánh giá độ tin cậy của tuyến đường dây thông qua chức năng DRA (phân tích độ

tin cậy của lưới phân phối) Ngoài ra, PSS/ADEPT còn tính toán dòng ngắn mạch của tất cả các trường hợp cho từng tuyến đường dây thông qua chức năng Fault, Fault All (tính toán dòng ngắn mạch khi bị sự cố) TOPO (chọn điểm mở tối ưu) cho ta biết điểm mở lưới ít bị tổn thất công suất nhất của tuyến đường dây đó Motor Starting (khởi động động cơ) cho ta biết các thông số như độ sụt áp, phần trăm độ sụt áp, tổn thất công suất,… ảnh hưởng như thế nào đến tuyến đường dây

đó nếu như trên tuyến đường dây đó có đặt động cơ (đồng bộ hay không đồng bộ) với công suất lớn Harmonics (sóng hài) cho ta biết hệ số nhiễu của đường dây điện thoại, sóng hài của dòng công suất và các dạng sóng hài Coordination (phối hợp bảo vệ) tính toán phối hợp bảo vệ cho hệ thống điện [2]

Trong khuôn khổ của luận văn, chỉ sử dụng ba chức năng của phần mềm PSS/ADEPT để tính toán và phân tích lưới điện Đó là:

- Tính toán về phân bố công suất

- Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO)

- Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO)

Dưới đây sẽ trình bày ba chức năng trên của phần mềm PSS/ADEPT

3.1.2 Tính toán về phân bố công suất

Phần mềm PSS/ADEPT giải bài toán phân bố công suất bằng các phép lặp

Hệ thống điện đều được thể hiện dưới hình thức sơ đồ một pha nhưng chúng bao gồm đầy đủ thông tin cho lưới ba pha Các thông tin có được từ bài toán phân bố công suất là trị số điện áp và góc pha tại các nút, dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng trên các nhánh và trục chính, tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện, vị trí đầu phân áp của các máy biến áp trong trường hợp giữ điện áp tại một nút nào đó trong một giới hạn cho phép …

Đối với PSS/ADEPT, các bộ phận được phân nhỏ thành một số loại:

+ Các điểm đấu nối (các nút) định nghĩa vị trí ở đó các bộ phận khác được đấu nối vào một lưới điện Các điểm đấu nối có thể hoặc không tương ứng với một thiết bị vật lý

+ Các thiết bị mắc rẽ thể hiện các bộ phận vật lý đang hiện hữu ở một điểm đấu nối

+ Các thiết bị nhánh thể hiện các bộ phận vật lý đang hiện hữu giữa hai (hoặc nhiều) điểm đấu nối

Các hệ thống điện thường là các hệ thống 3 pha và trong PSS/ADEPT mỗi

bộ phận lưới điện 3 pha chứa thông tin về tất cả 3 pha và có thể được điều khiển như là một đối tượng đơn chiếc Ví dụ, một nút cung cấp 3 điểm đấu nối, mỗi một điểm đấu nối dùng cho các pha A, B và / hoặc C Tương tự, một nhánh sẽ cung cấp lên tới 3 pha (A, B, và /hoặc C) giữa 2 nút Sự tồn tại của số dây dẫn thực hoặc số pha thực là một thuộc tính của nhánh Do đó, nhánh 3 pha thì dễ thể hiện 1, 2 hoặc

3 pha Các thiết bị mắc rẽ, ngoại trừ các bộ tụ, được xác định tương tự như đối với nhánh, có 3, 2, hoặc 1 pha

3.1.2.1 Nguồn

Một lưới điện được giải trong PSS/ADEPT phải có ít nhất một nguồn 3 pha cân bằng Trong PSS/ADEPT, có thể có một số nguồn làm việc cùng một lúc Một nguồn được quy định bằng điện áp đầu cực của nó, trở kháng thứ tự thuận và trở kháng thứ tự không Khi chỉ biết công suất ngắn mạch (MVA) của nguồn, thì nó phải được chuyển đổi thành trở kháng thứ tự thuận và trở kháng thứ tự không

3.1.2.2 Đường dây và cáp

Một đoạn đường dây nối giữa hai nút và có ít nhất một dây pha Một đường dây có thể có 1, 2 hoặc 3 dây pha

Các đường dây hoán vị được quy định bởi các trở kháng thứ tự thuận và thứ

tự không của chúng, và bởi điện cảm nạp thứ tự thuận và thứ tự không của chúng Các đường dây một pha hoặc 2 pha cũng được quy định bởi các trở kháng/điện dẫn nạp thứ tự thuận và thứ tự không của chúng Một đường dây 1 pha chỉ có một trở kháng nối tiếp và một điện dẫn nạp Khi nhập một đường dây 1 pha, thì thiết lập trở kháng/điện dẫn thứ tự thuận và thứ tự không bằng nhau Các dây dẫn trong đường dây 2 pha có một trở kháng tự cảm Zs và một trở kháng hỗ cảm Zm Khi nhập dữ liệu cho đường dây 2 pha, chúng ta đưa các trở kháng thứ tự thuận và trở kháng thứ

tự không như đưa vào một đường dây 3 pha (có nghĩa là Z1 = Zs - Zm và Z0 = Zs+2Zm) Đường dây 2 pha cũng có 2 điện dẫn nạp Bs cho từng dây dẫn đối với đất và

Bm giữa 2 dây dẫn Cũng vậy, làm một phép suy ra như đối với đường dây 3 pha, B0

= Bs và B1 = Bs+2Bm Một cách đơn giản để nhập trở kháng/điện dẫn là chỉ sử dụng các các giá trị cho đường dây có cả 3 pha, sẽ có một sai số rất nhỏ trong việc quy định nhiều pha như thế nào

Hiện thời, dữ liệu của cáp được nhập giống như đối với đường dây trên không, bằng cách quy định các tham số thứ tự thuận và thứ tự không Đối với một cáp có lớp vỏ bảo vệ nối đất, thì các điện dẫn nạp thứ tự thuận và thứ tự không thường bằng nhau

3.1.2.3 Máy biến áp

PSS/ADEPT mô hình một cách đa dạng rộng rãi các tổ đâu dây MBA, gồm

Y-Y, Y-D, D-D, các bộ điều chỉnh điện áp, vv Mỗi MBA có trở kháng thứ tự

thuận và thứ tự không, các giá trị của các trở kháng này được liệt kê rõ ràng hoặc

trong tự điển cấu trúc Trở kháng thứ tự không được dùng để thể hiện trở kháng nối

đất trong các cuộn dây đấu Y Nếu MBA không có trở kháng nối đất, thì trở kháng

thứ tự không thường bằng giá trị trở kháng thứ tự thuận Đối với MBA đấu D-D,

hoặc Y-D có cuộn dây Y được nối đất hiệu quả, thì lấy trở kháng thứ không bằng

giá trị trở kháng thứ tự thuận PSS/ADEPT sẽ lưu ý chặn dòng thứ tự không, rẽ

dòng thứ tự không xuống đất, v.v

3.1.2.4 Máy điện đồng bộ

Trong phân bổ dòng công suất, mô hình máy điện đồng bộ PSS/ADEPT sẽ

cố giữ điện áp đầu cực của nó không đổi ở giá trị được người dùng quy định Công

suất phản kháng xuất ra hoặc hấp thụ sẽ được điều chỉnh để điều khiển điện áp đầu

cực Nếu yêu cầu công suất phản kháng của mô hình vượt quá giới hạn công suất

phản kháng được định nghĩa, thì việc điều khiển điện áp đầu cực sẽ bị mất, và máy

điện đồng bộ về cơ bản sẽ trở thành một phụ tải công suất không đổi Điểm cài đặt

điện áp và giới hạn công suất phản kháng của máy điện được quy định trong bảng

thuộc tính máy điện

Nếu một máy điện đồng bộ hoạt động cao hơn dòng định mức của nó hoặc

cao hơn điện áp đầu cực định mức của nó, thì độ tăng nhiệt độ định mức của đồng

hoặc thép sẽ bị vượt quá

Khi một máy điện đồng bộ khởi động, nó được thể hiện bằng cách trở kháng

hãm của roto Nếu máy điện đồng bộ đang hoạt động, còn máy điện khác đang được

khởi động, thì máy điện đồng bộ đang vận hành sẽ được thể hiện bằng một nguồn

sau một điện kháng quá độ Giá trị của điện áp nguồn/góc được xác định bằng cách

chạy một phân bố dòng tải tình trạng hiện hữu ngay trước khi đóng điện khởi động động cơ

3.1.2.5 Máy điện cảm ứng

Khi mô phỏng một phân bố dòng tải, các máy điện cảm ứng thường tiêu thụ

một công suất thực Tiêu thụ và công suất phản kháng và hệ số trượt được xác định

từ mô hình máy điện Có sẵn 5 kiểu máy điện cảm ứng trong PSS/ADEPT Tuy

vậy, nếu mức đọ cảm ứng vượt xa công suất quay của nó thì nó sẽ ngừng Khi điều

đó xảy ra, máy điện cảm ứng sẽ được thể hiện bằng trở kháng hãm của roto Khi

một máy điện cảm ứng khởi động, nó sẽ được thể hiện bằng trở kháng hãm roto

Nếu máy điện cảm ứng đang hoạt động, và máy khác đang khởi động, thì máy điện cảm ứng đang hoạt động sẽ được thể hiện bằng một nguồn đằng sau một điện kháng quá độ, tương tự như đối với máy điện đồng bộ

3.1.2.6 Mô hình phụ tải tĩnh

Trong PSS/ADEPT, các phụ tải tĩnh được mô hình là công suất không đổi, dòng điện không đổi, hoặc trở kháng không đổi Ngoài ra, PSS/ADEPT cho phép quy định phụ tải nối đất hay không nối đất Đối với các loại phụ tải nối đất, phụ tải được thể hiện như nối giữa pha và trung tính, ngược lại, các tải không nối đất nhập vào cho pha A trên thực tế được đấu nối giữa các pha A-B, các tải không nối đất nhập cho pha B, trên thực tế được đấu nối giữa các pha B-C, và các tải không nối đất nhập cho pha C, trên thực tế được đấu nối giữa các pha C-A

3.1.2.7 Phụ tải công suất không đổi

Thông thường trong tính toán phân bổ dòng tải giả sử rằng các MBA thay đổi nấc phân phối, các bộ điều chỉnh điện áp, và các tụ điện sẽ giữ các điện áp hệ thống ở các giá trị danh định Điều này cũng có hiệu lực đối với các phụ tải công nghiệp mà đặc trưng nổi trội bởi công suất tiêu thụ không đổi của các động cơ điện

Vì thế, thích hợp cho các phụ tải được mô hình là các tải công suất tác dụng và phản kháng không đổi:

Khi thể hiện loại phụ tải này, thì nhu cầu công suất không thay đổi theo

điện áp Tuy nhiên, dòng tải thay đổi tỷ lệ nghịch với cấp điện áp (V), là:

( n)*

L

S I

V (3.2)

Trong đó dấu * chỉ số phức liên hợp

Để cho phép hội tụ với các điện áp hệ thống rất thấp (chẳng hạn 0,5pu), vì điện áp nút giảm thấp, thì các tải công suất không đổi được chuyển đổi dần sang trở kháng không đổi

Trong một số trường hợp, việc xử lý các phụ tải như công suất không đổi có thể không được chấp nhận Trong các nghiên cứu này, tính phụ thuộc điện áp của phụ tải có thể được mô hình bằng phụ tải dòng điện không đổi và/hoặc phụ tải trở kháng không đổi

3.1.2.8 Phụ tải dòng điện không đổi

Phụ tải có thể được quy định như có một đặc tuyến dòng điện không đổi

được thiết lập từ giá trị phụ tải danh định Sn đã nhập trong PSS/ADEPT:

( n)*

n

L

S I

V (3.3) Trong đó Vn là điện áp cơ bản của nút

Khi thể hiện phụ tải dòng điện không đổi, thì nhu cầu công suất thực thay đổi theo điện áp nút (V) như sau:

* n

n

L thuc

3.1.2.9 Phụ tải trở kháng không đổi

Khi thể hiện phụ tải sử dụng mô hình trở kháng không đổi, thì giá trị trở kháng không đổi được xác định từ giá trị danh định của nhu cầu công suất được nhập vào PSS/ADEPT như sau:

2

n n n

V Z

S (3.5)

Nhu cầu công suất thực thay đổi theo bình phương điện áp nút tương ứng là:

2 2

2

n thuc

V S V

Z

Z V (3.6)

3.1.3 Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO)

Phần mềm PSS/ADEPT cung cấp một trình con để xác định điểm mở tối ưu trong LĐPP sao cho tổn thất công suất trong mạng là bé nhất Giải thuật TOPO tối

ưu hoá từng phần của một lưới điện hình tia nối với một nút nguồn Chính vì vậy

mà trong tất cả mọi cấu hình mạng điện hình tia, TOPO đều có thể định ra một cấu hình có tổn thất công suất tác dụng là bé nhất

Giải thuật của TOPO sử dụng phương pháp Heuristic dựa trên sự tối ưu phân

bố công suất Một đặc tính của giải thuật Heuristic là nó không thể định ra điểm tối

ưu thứ hai, thứ ba được Các khoá điện xem xét ban đầu phải ở trạng thái mở nhưng khi đóng lại chúng phải tạo ra một mạch vòng kín Nếu chúng không tạo mạch vòng

thì hoặc là chúng đứng tách biệt hoặc là nối với mạng tách biệt Những khoá điện không tạo thành một mạch vòng kín sẽ bị trình TOPO loại bỏ trước khi phân tích và chương trình chỉ tính cho các khoá điện có tạo thành mạch vòng kín khi đóng Thuật toán của trình TOPO được trình bày ở Hình 3.1

Hình 3.1 Thuật toán xác định điểm mở tối ưu (TOPO)

Với một đồ thị phụ tải đơn (một cấp) và không có nhánh quá tải nào thì trình

tự hoạt động của trình TOPO có thể giải quyết như sau:

Bắt đầu với một lưới điện hình tia ban đầu, TOPO sẽ đóng một khoá điện trong tập các khoá điện mở để tạo thành một mạch vòng kín Một bài toán phân bố tối ưu công suất sẽ được thực hiện trên mạch vòng này để xác định việc mở khóa nào là tốt nhất và chuyển mạng điện trở về lại dạng lưới điện hình tia Quá trình này

sẽ kết thúc cho đến khi xét hết khoá điện trong tập các khoá điện mở Lúc này trình con TOPO sẽ kết thúc Cấu trúc lưới điện cuối cùng sẽ là cấu trúc có tổn thất công suất tác dụng bé nhất

TOPO xuất ra giá trị tổn thất công suất ban đầu và tổn thất công suất sau

cùng của mạng điện và số tiền tiết kiệm từ việc giảm tổn thất công suất đó Số tiền tiết kiệm được từ lượng tổn hao đó được tính trên đơn vị thời gian là năm bao gồm

cả lượng công suất tác dụng và công suất phản kháng

3.1.4 Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO)

Tối ưu hoá vị trí lắp đặt tụ bù trên lưới là tính toán vị trí lắp đặt tụ bù trên lưới sao cho kinh tế nhất (nghĩa là sao cho số tiền tiết kiệm được từ việc đặt tụ bù lớn hơn số tiền phải bỏ ra để lắp đặt tụ bù)

Các tính toán kinh tế trong CAPO được giải thích ở đây ứng với một tụ bù cố định ở một đồ thị phụ tải đơn

Giả sử CAPO đang tính toán lắp đặt tụ bù thứ n, độ lớn sF Tất cả các nút hợp lệ trong lưới điện được xem xét để tìm vị trí đặt tụ bù sao cho số tiền tiết kiệm được là lớn nhất; giả sử công suất tác dụng tiết kiệm được là xP (kW) và công suất phản kháng tiết kiệm được là xQ (kvar) Năng lượng tiết kiệm và quá trình bảo trì diễn ra trong một khoảng thời gian, vì vậy chúng ta sử dụng một đại lượng thời gian tương đương, gọi là Ne:

Lưu đồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp đặt tụ bù như Hình 3.2

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp đặt tụ bù

Đầu tiên, tính phân bố công suất cho mỗi đồ thị phụ tải để biết nấc điều chỉnh của máy biến áp và nấc chỉnh của tụ bù ứng động đang có trên lưới Các nấc chỉnh này được lưu lại cho từng trường hợp Các máy biến áp và tụ bù này sẽ không được điều chỉnh nữa khi CAPO chạy

Trước hết, CAPO xem xét các tụ bù cố định, theo định nghĩa thì các tụ bù này luôn được đóng vào lưới trong tất cả các trường hợp phụ tải (bù cứng) Tất cả các nút hợp lệ trên lưới sẽ được kiểm tra xem tại nút nào thì số tiền tiết kiệm được

là lớn nhất Vì có rất nhiều trường hợp phụ tải nên số tiền tiết kiệm này sẽ được xem như là tổng trọng số của từng trường hợp phụ tải, trong khi đó hệ số trọng lượng là thời gian tính toán của mỗi trường hợp phụ tải

Tụ bù sẽ không được đặt tại nút đang xem xét trong các trường hợp sau:

- Tiền tiết kiệm được không bù đắp được chi phí bỏ ra

- Không còn tụ bù cố định thích hợp để đóng lên lưới (Thực tế có thể kiểm

So sánh dung lượng bù tính ra tại tất cả các nút thõa mãn điều kiện sau:

Tính phân bố công suất và kiểm tra điện áp tại các nút

Kết quả

Chọn đồ thị phụ tải cần tính toán và đặt dung lượng định mức tụ cần lắp đặt mỗi cụm

tra điều này cho tất cả các nút trước khi tính toán, vì vậy chỉ nêu lên ở đây cho đầy đủ)

- Vượt quá giới hạn trên của điện áp cho phép trong một trường hợp tải nào

đó (giới hạn điện áp này được thiết lập trong thẻ General của bảng Analysis Options Property)

- Các tụ bù cố định được đặt lên lưới cho đến khi một trong các trường hợp trên xảy ra; khi đó việc đặt tụ bù cố định kết thúc và chương trình chuyển qua đặt tụ

bù ứng động Quá trình này thực sự diễn ra phức tạp hơn, do đó trước khi bắt đầu xem xét thì một số chú thích được nêu ra ở đây Nếu chỉ có một trường hợp phụ tải được xem xét thì có thể sẽ không phải đặt tụ bù ứng động sau khi đặt xong tụ bù cố định

- Những nút phù hợp (cho tụ bù ứng động) trên lưới được xem xét để tìm nút cho ra số tiền tiết kiệm lớn nhất trong tất cả các trường hợp

Cần chú ý trong quá trình đặt tụ bù điều chỉnh Một là, nếu đặt tụ bù ứng động gây ra quá điện áp trong một trường hợp tải nào đó thì tụ bù này sẽ được cắt ra trong suốt quá trình tính toán Hai là, nếu tụ bù gây ra chi phí quá cao cho một trường hợp tải nào đó thì nó cũng được cắt ra khỏi lưới trong trường hợp tải đó Chỉ thực hiện việc tính tiền tiết kiệm được trong các trường hợp tải mà tụ bù được đóng lên lưới

Việc tính toán được thực hiện đến khi:

- Tiền tiết kiệm không bù đắp được chi phí cho tụ bù ứng động

- Không còn tụ bù ứng động để đóng lên lưới (giả thiết luôn đủ)

Để tham khảo, tất cả các phương trình có trong quá trình tính toán CAPO sẽ được liệt kê bên dưới Chi phí của tụ bù, bao gồm tiền lắp đặt và bảo trì, được liệt

kê cho loại tụ bù cố định trước Công thức là tương tự cho tụ bù ứng động

CostF = sF x (cF + Ne x mF) (3.10) Nếu có nhiều trường hợp phụ tải, sẽ có nhiều biến cần được định nghĩa hơn Giả sử có K trường hợp phụ tải trong CAPO, mỗi trường hợp có khoảng thời gian là

dk Gọi switchk là trạng thái đóng cắt của tụ bù ứng động, switchk = 1 nghĩa là tụ

bù đóng lên lưới trong suốt trường hợp tải và = 0 là tụ bù được cắt ra

Tiền tiết kiệm cho mỗi tụ bù cố định (luôn được đóng vào lưới) là tổng tiền tiết kiệm của tất cả các trường hợp tải

1

k k

k

Để hoàn tất, ta xét đến phương trình tính Ne:

1

11

n n

n

i Ne

CAPO đặt tụ bù cố định lên lưới cho đến khi xảy ra điều kiện dừng Sau đó

tụ bù ứng động được đặt lên lưới cho đến khi xảy ra điều kiện dừng tương ứng của

tụ bù ứng động Tổng chi phí của quá trình tối ưu là chi phí lắp đặt và bảo trì của tất

cả các tụ đã được đóng lên lưới; chi phí tiết kiệm tổng là tổng của các chi phí tiết kiệm thu lại được của từng tụ bù CAPO có thể đặt nhiều tụ bù cố định và/hoặc nhiều tụ bù ứng động tại mỗi nút PSS/ADEPT sẽ gộp các tụ bù này thành một tụ bù

cố định và/hoặc một tụ bù ứng động Tụ bù ứng động đơn sẽ có nấc điều chỉnh tương ứng và lịch đóng cắt tụ sẽ biểu diễn các bước đóng cắt của từng tụ bù đơn

3.1.5 Các bước thực hiện khi ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT

Bước 1: Thu thập, xử lý và nhập số liệu lưới điện cần tính toán trên

PSS/ADEPT

- Thu thập các thông số kỹ thuật của lưới điện như: dây dẫn, máy biến áp,…

- Thu thập, xử lý số liệu để xác định các thông số P, Q của các nút tải vào các thời điểm khảo sát

- Thu thập sơ đồ lưới điện vận hành của các đường dây cần tính toán

Bước 2: Thể hiện lưới điện trên giao diện đồ hoạ của phần mềm PSS/ADEPT

- Phân tích sơ đồ lưới điện, xác định tọa độ các nút

- Bổ sung thông số thiết bị vào thư viện của phần mềm PSS/ADEPT

- Nhập số liệu vào các bản số liệu của phần mềm PSS/ADEPT

- Tách/gộp các sơ đồ

Bước 3: Thực hiện các chức năng tính toán lưới điện trên PSS/ADEPT

- Tính phân bổ công suất

- Tìm điểm mở tối ưu TOPO

- Tính toán bù CAPO

3.1.6 Các thuận lợi và khó khăn trong sử dụng phần mềm PSS/ADEPT

3.1.6.1 Thuận lợi

- Vùng đồ họa làm việc rộng, hầu như không hạn chế số nút, khí cụ, thiết bị,

… nên thuận tiện trong việc thiết lập sơ đồ đơn tuyến lưới điện

- Có thể hiệu chỉnh và thay đổi các thông số lưới điện luôn phù hợp với thực tế vận hành

- Thuật toán tính lặp các thông số lưới điện của phần mềm gần như không hạn chế số lần tính

- Cách xuất dữ liệu ra khá đa dạng nên thuận lợi cho việc tổng hợp

- Có thể mở rộng sơ đồ một cách dễ dàng theo sự phát triển của lưới điện và

có thể kết nối nhiều lưới điện, hệ thống điện với nhau một cách đơn giản Điều đó cho phép chúng ta sử dụng số liệu tính toán của từng xuất tuyến, từng trạm để kết nối thành hệ thống chung cần tính toán chứ không cần thiết lập từ đầu

3.1.6.2 Khó khăn

- Dung lượng tập tin sơ đồ đơn tuyến toàn lưới điện lớn nên khi thực hiện các thuật toán điểm mở tối ưu, vị trí bù tối ưu,… tốn nhiều thời gian mới có được kết quả cụ thể

- Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán là rất lớn, việc cập nhật số liệu để đảm bảo độ chính xác cao là rất khó khăn, tốn rất nhiều thời gian

3.2 Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán lưới điện

Phần mềm PSS/ADEPT sẽ tính toán lưới điện một cách chính xác nếu chúng

ta thu thập được số liệu đầu vào cho phần mềm một cách chính xác Các số liệu đầu vào của phần mềm PSS/ADEPT có thể chia làm hai loại là:

- Thông số kỹ thuật về lưới: Số liệu này bao gồm các thông số về đường dây, MBA, tụ bù, … Các số liệu về thông số này hiện có tại hồ sơ quản lý kỹ thuật của các đơn vị quản lý vận hành

- Thông số về phụ tải: Do sự đa dạng và không ổn định của phụ tải nên việc thu thập các thông số về phụ tải rất khó khăn Thông thường, các phương pháp thu thập đơn giản thì không đảm bảo độ chính xác cao, còn muốn có độ chính xác cao thì việc thu thập sẽ rất khó khăn và tốn rất nhiều thời gian Dưới đây, xin giới thiệu một vài phương pháp xác định công suất thực tế tại các thời điểm tính toán của các

TBA phụ tải mà tác giả cho rằng sẽ rất phù hợp trong việc tính toán các chế độ vận hành trong LĐPP nói chung và LĐPP Điện lực Lệ Thuỷ nói riêng Số liệu công suất tính toán của các TBA phụ tải được trình bày ở phụ lục 2.1a và phụ lục 2.1b

3.2.1 Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình

a Giới thiệu:

Phương pháp này dựa trên tỷ số giữa công suất tiêu thụ và điện năng tiêu thụ của TBA phụ tải với xuất tuyến đường dây tại TBA nguồn có chứa TBA phụ tải, với giả thiết là các TBA phụ tải đều có các đồ thị phụ tải giống nhau

b Công thức tính toán:

( )

trami xuattuyen xuattuyen

Trong đó:

Axuattuyen - Điện năng tiêu thụ của xuất tuyến đường dây có chứa TBA

P(t)xuattuyen - Công suất tiêu thụ của xuất tuyến đường dây có chứa TBA

phụ tải i tại thời điểm khảo sát t

P(t)trạmi - Công suất tiêu thụ của TBA phụ tải i tại thời điểm

khảo sát t

c Nhận xét:

Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình giúp chúng ta thu thập số liệu phụ tải tính toán một cách nhanh chóng, đơn giản Tuy nhiên, hầu hết các đường dây trung thế đều cấp điện với một phạm vi rộng lớn cho nhiều phụ tải khác nhau nên tính chất tiêu thụ của các phụ tải cũng khác nhau Do đó, khi áp dụng công thức này

có nhiều phụ tải không phù hợp nên nó chỉ có thể được sử dụng cho các khu công nghiệp và các khu kinh tế tập trung

3.2.2 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng

trưng này và số liệu đo đạc thực tế tại một thời điểm nào đó ta có thể xác định được các giá trị phụ tải tính toán tại các thời điểm khác như cao điểm, thấp điểm,…

Để xây dựng các đồ thị phụ tải đặc trưng, ta có thể chọn ra một số phụ tải điển hình trong một nhóm (khoảng 10-15 khách hàng), sau đó đo đạc thực tế hoặc lắp các công tơ điện tử để thu thập dữ liệu

Với đặc trưng phụ tải tại Điện lực Lệ Thủy, ta có thể chia ra các nhóm phụ tải điển hình như sau:

- Nhóm phụ tải công nghiệp

- Nhóm phụ tải thương nghiệp, dịch vụ

- Nhóm phụ tải nông nghiệp

- Nhóm phụ tải dân cư sinh hoạt

- Nhóm phụ tải cơ quan-văn phòng

Do vị trí địa lý nên khí hậu của huyện Lệ Thủy chia ra hai mùa rõ rệt trong năm là mùa nắng (từ tháng 4 đến tháng 10) và mùa mưa (từ tháng 10 đến tháng 4),

có ảnh hưởng đến phụ tải điện Tuy nhiên, qua thống kê số liệu phụ tải, mức độ biến động phụ tải giữa hai mùa không lớn và phụ tải cực đại của mùa nắng lớn hơn mùa mưa (khoảng 1,25 lần), vì vậy để tính toán nhằm chọn ra phương thức vận hành tối

ưu cho lưới điện ta chỉ cần tính toán với số liệu mùa nắng Đồ thị phụ tải đặc trưng các nhóm tải tại Điện lực Lệ Thủy vào mùa nắng được mô tả như hình 3.3

Hình 3.3a: Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải công nghiệp